CN106031637A - 胸腹部运动的监控与反馈系统及其方法与电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种胸腹部运动的监控与反馈系统及其方法与电子装置，此方法包括：量测使用者于自然状态下的胸腹部运动信号；分别解构胸腹部运动信号，以萃取出胸腹部运动信号的主成份；计算腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度，并且计算胸腹部运动信号主成份的瞬时相位，以取得胸腹部运动的瞬时协调度以及自主调控胸腹部运动的能力；根据腹部肌群收缩度、胸腹部运动的瞬时协调度以及自主调控胸腹部运动的能力，评估使用者于自然状态下的胸腹部运动模式；根据目标环境模式，指引使用者调整胸腹部运动至适当状态。
Description
技术领域
本发明是有关于一种胸腹部运动的监控与反馈系统及其方法与电子装置。
背景技术
由呼吸运动的过程与机转的定义而论，“胸腹部运动”(ThoracoabdominalMotion，简称TAM)为胸腔及腹部的收缩及扩张的变化，其影响因子包含性别、年龄、姿势、呼吸运动条件、病征状态等身体当下的健康状态以及外界环境刺激。在临床医学上，呼吸生理功能检查项目惯以胸腔与腹部运动的相位角表示胸腹部运动的不同步(Thoracoabdominal Asynchrony，简称TAA)程度来做为特定呼吸生理功能的表现指标，其也为评估呼吸相关疾病、呼吸器官术后照护的重要参数之一。
然而，纵使胸腹部运动的量测过程是在例如是医院肺功能实验室等可控制的外在环境下，使用者所呈现的非稳定胸腹部运动常导致后续量测与计算得到的相位角仍有失准确度。举例而言，使用者在身体晃动、肌群收缩等非稳定条件下的量测会造成不同频宽的噪声。此外，现有的相关系统多是以呼吸周期为单位来观察TAA程度，无法观察瞬时(Instantaneous)变化，而难以得知使用者在呼吸期间胸腹部运动的瞬时变化。
为了前述问题进而所导致差异颇大的结果，目前是以滤波方法来抑制噪声，但却也导致相位偏移而促使TAA相位角出现偏差。同时就临床应用层面，目前虽有生理回馈仪器的开发使用，但仍无针对瞬时TAA提出有效指标、且尚无针对胸腹部运动的瞬时协调性过程的滤波相位差回馈补偿以及建构对应的监控及评估介面。
发明内容
本发明提供一种胸腹部运动的监控与反馈系统及其方法与电子装置，其可在不同的量测环境下监控使用者的TAM状态及其瞬时变化，并且指引使用者调整其TAM状态。
本发明提出一种TAM的监控与反馈方法，适用于具有感测信号装置以及电子装置的系统，此方法包括下列步骤。于预定时间内，量测以及获取使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号。分别解构胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出胸部运动信号的主成份以及腹部运动信号的主成份。计算腹部运动信号中主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度。计算胸部运动信号的主成份的瞬时相位以及腹部运动信号的主成份的瞬时相位，以取得TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力。根据腹部肌群收缩度、TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力，评估使用者于自然状态下的TAM模式。提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引使用者调整TAM至适当状态。
本发明提出一种电子装置，包括屏幕、输入单元、通信单元、储存单元以及至少一处理单元，其中处理单元耦接屏幕、输入单元、通信单元以及储存单元。储存单元用以记录多个模块。处理单元用以存取并执行储存单元中记录的模块。上述模块包括接收模块、分析模块、评估模块以及反馈模块。接收模块通过通信单元，接收自感测信号装置所量测使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号。分析模块分别解构胸部运动信号以及腹部运动信号，以萃取出胸部运动信号的主成份以及腹部运动信号的主成份，又计算腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度，并且计算胸部运动信号的主成份的瞬时相位以及腹部运动信号的主成份的瞬时相位，以取得TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力。评估模块根据腹部肌群收缩度、TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力，评估使用者于自然状态下的TAM模式。反馈模块通过屏幕提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据输入单元所接收到所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引使用者调整TAM至适当状态。
本发明另提出一种TAM的监控与反馈系统，包括感测信号装置以及电子装置。感测信号装置用以量测并且获取使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号。电子装置用以自感测信号装置接收胸部运动信号以及腹部运动信号，再分别解构胸部运动信号以及腹部运动信号，以萃取出胸部运动信号的主成份以及腹部运动信号的主成份。电子装置又计算腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度，并且计算胸部运动信号的主成份的瞬时相位以及腹部运动信号的主成份的瞬时相位，以取得TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力，再根据腹部肌群收缩度、TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力，评估使用者于自然状态下的TAM模式。电子装置又提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引使用者调整TAM至适当状态。
基于上述，本发明所提出的TAM的监控与反馈系统及其方法与电子装置，其通过解构使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号来萃取胸部与腹部运动信号的主成份，进而评估腹部肌群收缩度，并且又计算胸部与腹部运动信号的主成份的瞬时相位，以求得两者间的瞬时相位同步关系，可进而评估TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力。本发明可利用前述评估的结果，根据对使用者所选择的目标环境模式，指引使用者自行调整其呼吸运动的模式。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明一实施例所示出的胸腹部运动的监控与反馈系统的方块图；
图2是根据本发明一实施例所示出的胸腹部运动的监控与反馈方法的流程图；
图3是根据本发明一实施例所示出的胸腹部运动的监控与反馈方法的功能方块图。
附图标记说明：
100：系统；
10：感测信号装置；
12：感测元件；
14：信号转换元件；
20：电子装置；
22：屏幕；
24：输入单元；
26：通信单元；
28：处理单元；
30：储存单元；
32：接收模块；
34：分析模块；
36：评估模块；
38：反馈模块；
S202～S212：胸腹部运动的监控与反馈方法的流程；
310、312、314：数据获取程序；
320、322、324：数据处理程序；
330、332、334、336：评估指标计算程序；
340：TAM属性比对程序；
350、352、354：个人最佳化TAM反馈调整程序。
具体实施方式
本发明的部份实施例接下来将会配合附图来详细描述，以下的描述所引用的元件符号，当不同附图出现相同的元件符号将视为相同或相似的元件。这些实施例只是本发明的一部份，并未揭示所有本发明的可实施方式。更确切的说，这些实施例只是本发明的专利申请范围中的装置与方法的范例。
图1是根据本发明一实施例所示出的胸腹部运动的监控与反馈系统的方块图，但此仅是为了方便说明，并不用以限制本发明。首先图1先介绍TAM的监控与反馈系统的所有构件以及配置关系，详细功能将配合图2一并揭露。
请参照图1，系统100包括感测信号装置10以及电子装置20。
感测信号装置10包括感测元件12以及信号转换元件14，其中信号转换元件14耦接于感测元件12。感测元件12可以例如是压电(Piezoelectric，简称PZT)元件，用以安置于人体表面来连续性地感测使用者的胸部以及腹部所产生的信号。信号转换元件14可以例如是模-数信号转换器(Analog-to-digital Converter，简称ADC)，用以将感测信号装置10所产生的信号成为电子装置20可处理的数位信号。感测信号装置10可实作成感测衣、呼吸绑带、可粘贴于人体表面的感测标志点等非侵入式传感器，然而本发明不以此为限。
电子装置20包括屏幕22、输入单元24、通信单元26、处理单元28以及储存单元30。在本实施例中，电子装置20可以例如是智能手机、个人数位助理、平板电脑、笔记型电脑、桌上型电脑、数字多媒体装置、电子娱乐装置、车用电子显示装置等装置，本发明不在此为限。
屏幕22用以显示电子装置20输出的画面而提供给使用者观看。在本实施例中，屏幕22例如是液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)、发光二极体(Light-Emitting Diode，简称LED)显示器、场发射显示器(FieldEmission Display，简称FED)或其他种类的显示器。输入单元24用以提供使用者对于电子装置20的操作，其可以是电子装置20外接或内建的键盘、滑鼠、手写笔、触控板、轨迹球等输入装置。在一实施例中，屏幕22可与输入单元24可整合为触碰屏幕，例如电容式或电阻式的触碰屏幕，而用以接收使用者的触碰操作。
通信单元26用以通过无线传输或是有线传输自感测信号装置10接收信号。举例来说，其可以是支援红外线、蓝牙、NFC等近距离通信连线，WiMAX通信协议、Wi-Fi通信协议、2G通信协议、3G通信协议或4G通信协议等无线网路连线，然而本发明不在此设限。
处理单元28可以例如是中央处理单元(Central Processing Unit，简称CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，简称ASIC)、可程序化逻辑装置(Programmable Logic Device，简称PLD)或其他类似装置或这些装置的组合。处理单元28耦接屏幕22、输入单元24、通信单元26以及储存单元30，其用以执行TAM的监控与反馈的功能。
储存单元30例如是任意型式的固定式或可移动式随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘或其他类似装置或这些装置的组合，其用以记录可由处理单元28执行的多个模块，这些模块包括接收模块32、分析模块34、评估模块36以及反馈模块38，其由处理单元28载入以执行TAM的监控与反馈的功能。
图2是根据本发明一实施例所示出的胸腹部运动的监控与反馈方法的流程图。本实施例的方法适用于图1的系统100，而使用者可在任何时间以及任何地点使用系统100。例如，当使用者搭乘各式交通工具、行走、观看娱乐媒体、坐在办公室或坐在家里的时候，系统100皆可对于使用者的呼吸运动进行监控与反馈，让使用者以经济又便利的方式来自行调整呼吸模式。以下即搭配系统100中的各项元件说明本发明的TAM的监控与反馈的方法的详细步骤。
请同时参照图1以及图2，首先，感测信号装置10于预定时间内，量测以及获取使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号(步骤S202)。详言之，在此步骤中，使用者将先在身体处于自然状态下穿戴感测信号装置10，以使感测信号装置10的感测元件12在预定时间内连续性地感测使用者于呼吸运动中胸部以及腹部所产生的信号，而信号转换元件14会将此些连续信号转换为数位格式的胸部运动信号以及腹部运动信号。在本实施例中，此预定时间可以例如是五分钟，而电子装置20的接收模块32在利用通信单元26自感测信号装置10接收胸部运动信号以及腹部运动信号后，也可同步将其显示于屏幕22上。
接着，电子装置20的分析模块34将分别解构胸部运动信号以及腹部运动信号，以萃取出胸部运动信号的主成份以及腹部运动信号的主成份(步骤S204)。详言之，分析模块34将针对胸部运动信号以及腹部运动信号进行数据解构(Decomposition)，从而萃取出呼吸运动的主成份，以减低由噪声所造成的不确定因素来增进后续评估的准确度。
在本实施例中，由于胸部运动信号以及腹部运动信号为非线性(Non-linear)以及非稳定性(Non-stationary)的信号，分析模块34可以是利用互补性经验模态拆解演算法(Complementary Ensemble Empirical ModeDecomposition，简称CEEMD)，依据不同的时间特征尺度，将胸部运动信号以及腹部运动信号解构成对应于不同时间特征尺度的本质模态函数(Intrinsic Mode Function，简称IMF)。接着，分析模块34可自分别对应于胸部运动信号以及腹部运动信号的本质模态函数萃取出胸部运动信号以及腹部运动信号的主成份。
分析模块34在分别萃取出胸部运动信号以及腹部运动信号的主成份后，将会执行评估指标的计算。在本实施例中，分析模块34将计算腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度(步骤S206)，并且计算胸部运动信号主成分的瞬时相位(Instantaneous Phase，简称IP)以及腹部运动信号主成分的瞬时相位，以取得TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力(步骤S208)。必须先说明的是，本实施例将不设限步骤S206以及步骤S208的执行顺序。
在步骤S206中，分析模块34可利用主成份能量于非噪声成份能量中所占的比例来观察腹部肌群收缩能力。首先，分析模块34可利用步骤S204所取得的本质模态函数中，获取腹部运动信号的每一个成份，再计算各个成份的能量以及平均周期，进而将噪声成份自所有成份中滤除，而仅剩下所谓的“非噪声成份”。之后，分析模块34可计算主成份能量于非噪声成份能量中所占的比例，进而取得腹部肌群收缩度。
在步骤S208中，分析模块34可例如是利用正规化直接正交(NormalizedDirect Quadrature，简称NDQ)演算法来分别计算胸部运动信号以及腹部运动信号的主成分的瞬时相位，再以胸部运动信号的主成分的瞬时相位做为参考值，进一步地计算两者信号之间的瞬时相位同步关系(Instantaneous PhaseSynchronization，简称IPS)，从而取得其多个细部指标。在本实施例中，此些细部指标可以是IPS的分布曲线的半高宽(Full Width at Half Maximum，简称FWHM)、每一呼吸周期的震荡振幅以及每一呼吸周期的震荡频率，其可以用来表示TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力。
接着，电子装置20的评估模块34将根据腹部肌群收缩度、TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力，评估使用者于自然状态下的TAM模式(步骤S210)。详言之，评估模块34将利用TAM的相关参数数据来评估使用者在自然状态下的TAM模式。在本实施例中，评估模块34可以将腹部肌群收缩度、关联于TAM的瞬时协调度的IPS分布曲线的FWHM、关联于自主调控TAM能力的每一呼吸周期的震荡振幅以及每一呼吸周期的震荡频率做为四个独立变数(Independent Variable)，并且利用多变数分析(MultivariateAnalysis)演算法来评估使用者于自然状态下的TAM模式。此外，由于TAM会随着生心理状态以及进行的活动等而有所差异，因此在一实施例中，储存单元30还可包括数据库来储存大量TAM的相关参数数据。
评估模块36在评估使用者于自然状态下的TAM模式后，反馈模块38可进而提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引使用者调整TAM至适当状态(步骤S212)。详言之，由于评估模块36仅是评估使用者于自然状态下的TAM模式，因此反馈模块38可提供多种不同环境模式来供使用者选择。举例来说，此些其它环境模式可以是慢跑模式、健走模式、散步模式、车内模式等等。在本实施例中，这些环境模式的选择可以例如是显示于屏幕22上，并且使用者可通过输入单元24来选择当下所属的环境模式(即为前述的“目标环境模式”)。反馈模块38自输入单元24接收到对应于目标环境模式的选择信号后，可根据目标环境模式来提供使用者辅助性的指示来调整TAM模式。举例来说，反馈模块38可一面监控使用者当下的TAM状态，并且一面指引使用者如何来将呼吸调整至适当的状态，以辅助使用者自行调整TAM模式。所述的辅助性的指示可以例如是文字显示、图形显示或者是声音指示，本发明不在此设限。
前述的TAM的监控与反馈方法可利用图3依据本揭露一实施例所示出的功能方块图来进行总结。请参照图3，感测信号装置10将先进行数据获取程序310，以在使用者进行呼吸运动312时，量测以及获取使用者的TAM信号314。接着，电子装置20将进行数据处理程序320，其先进行TAM信号解构322，进而取得呼吸运动的主成份324。之后，电子装置20将利用呼吸运动的主成份进行评估指标计算程序330，以取得腹部肌群收缩度332以及TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力334。电子装置20将进行TAM属性比对程序340，以利用评估指标来评估使用者自然状态下的TAM模式。最后，电子装置20即会进行个人最佳化TAM反馈调整程序350，使用者可选择目标环境模式352，电子装置20依照当下使用者的目标环境模式，指引使用者调整其TAM至适当状态354。
综上所述，本发明所提出的TAM的监控与反馈系统及其方法与电子装置，其通过解构使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号以萃取呼吸运动的主成份，进而评估腹部肌群收缩度，并且又计算胸部与腹部信号的主成份的瞬时相位，以求得两者间的IPS，可进而评估TAM的瞬时协调度以及自主调控TAM的能力。本发明可利用前述评估的结果，根据对使用者所选择的目标环境模式，指引使用者自行调整其呼吸运动的模式。如此一来，本发明可在不同的量测环境下监控使用者的TAM及其瞬时变化，并且反馈使用者将TAM调整至适当的状态，让使用者可随时随地自行调整其呼吸运动的模式。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (18)
1.一种胸腹部运动的监控与反馈方法，其特征在于，适用于具有感测信号装置以及电子装置的系统，包括：
于预定时间内，量测以及获取使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号；
分别解构该胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出该胸部运动信号的主成份以及该腹部运动信号的主成份；
计算该腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度；
计算该胸部运动信号的该主成份的瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成份的瞬时相位，以取得该胸腹部运动的瞬时协调度以及自主调控胸腹部运动的能力；
根据该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力，评估该使用者于该自然状态下的胸腹部运动模式；以及
提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引该使用者调整该胸腹部运动模式至适当状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别解构该胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出该胸部运动信号的该主成份以及该腹部运动信号的该主成份的步骤包括：
利用互补性经验模态拆解演算法，分别将该胸部运动信号以及该腹部运动信号解构成具有不同时间特征尺度的多个本质模态函数；
自对应于该胸部运动信号的所述本质模态函数中，萃取出该胸部运动信号的该主成份；以及
自对应于该腹部运动信号的所述本质模态函数中，萃取出该腹部运动信号的该主成份。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算该腹部运动信号中的该主成份能量以及该非噪声成份能量，据以取得该腹部肌群收缩度的步骤包括：
自对应于该腹部运动信号的所述本质模态函数中，获取该腹部运动信号的每一成份；
计算该腹部运动信号的各所述成份的能量以及平均周期；
根据所述成份的所述能量以及所述平均周期，取得多个噪声成份；
自所述成份中，去除所述噪声成份，以取得该非噪声成份能量；以及
计算该主成份能量于该非噪声成份能量中所占的比例，以取得该腹部肌群收缩度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算该胸部运动信号的该主成分的该瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成分的该瞬时相位，以取得该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力的步骤包括：
利用正规化直接正交演算法，计算该胸部运动信号的该主成分的该瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成分的该瞬时相位；
以该胸部运动信号的该主成分的该瞬时相位为参考值，计算瞬时相位同步关系；以及
利用该瞬时相位同步关系，取得多个细部指标，据以取得该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述细部指标包括该瞬时相位同步关系的分布曲线的半高宽、该瞬时相位同步关系中每一呼吸周期的震荡振幅以及该瞬时相位同步关系中每一呼吸周期的震荡频率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力，评估该使用者于该自然状态下的该胸腹部运动模式的步骤包括：
以该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力为独立变数，利用多变数分析演算法来评估该使用者于该自然状态下的该胸腹部运动模式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供用以选择的所述其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的该目标环境模式，指引该使用者调整该胸腹部运动至该适当状态的步骤包括：
接收选择信号，以设定该选择信号所对应的该其它环境模式为该目标环境模式；以及
指引该使用者调整该胸腹部运动至符合该目标环境模式的该适当状态。
8.一种电子装置，其特征在于，包括：
屏幕；
输入单元；
通信单元；
储存单元，记录多个模块；以及
处理单元，耦接该屏幕、该输入单元、该通信单元以及该储存单元，以存取并执行该储存单元中记录的所述模块，所述模块包括：
接收模块，通过该通信单元，接收自感测信号装置所量测使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号；
分析模块，分别解构该胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出该胸部运动信号的主成份以及该腹部运动信号的主成份，计算该腹部运动信号的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度，并且计算该胸部运动信号的该主成份的瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成份的瞬时相位，以取得该胸腹部运动的瞬时协调度以及自主调控胸腹部运动的能力；
评估模块，根据该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力，评估该使用者于该自然状态下的胸腹部运动模式；以及
反馈模块，通过该屏幕提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据该输入单元所接收到所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引该使用者调整该胸腹部运动至适当状态。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该分析模块利用互补性经验模态拆解演算法，分别解构该胸部运动信号以及该腹部运动信号成具有不同时间特征尺度的多个本质模态函数，又自对应于该胸部运动信号的所述本质模态函数中，萃取出该胸部运动信号的该主成份，以及自对应于该腹部运动信号的所述本质模态函数中，萃取出该腹部运动信号的该主成份。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该分析模块自对应于该腹部运动信号的所述本质模态函数中，获取该腹部运动信号的每一成份，再计算该腹部运动信号的各所述成份的能量以及平均周期，又根据所述成份的所述能量以及所述平均周期，取得多个噪声成份，并且自所述成份中，去除所述噪声成份，以取得该非噪声成份能量，以及计算该主成份能量于该非噪声成份能量中所占的比例，以取得该腹部肌群收缩度。
11.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该分析模块利用正规化直接正交演算法，计算该胸部运动信号的该主成份的该瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成份的该瞬时相位，并且以该胸部运动信号的该主成份的该瞬时相位为参考值，计算瞬时相位同步关系，以及利用该瞬时相位同步关系，取得多个细部指标，据以取得该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力。
12.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述细部指标包括该瞬时相位同步关系的分布曲线的半高宽、该瞬时相位同步关系中每一呼吸周期的震荡振幅以及该瞬时相位同步关系中每一呼吸周期的震荡频率。
13.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该评估模块以该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力为独立变数，利用多变数分析演算法来评估该使用者于该自然状态下的该胸腹部运动模式。
14.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该反馈模块利用该输入模块接收选择信号，以设定该选择信号所对应的该其它环境模式为该目标环境模式，以及利用该屏幕指引该使用者调整该胸腹部运动至符合该目标环境模式的该适当状态。
15.一种胸腹部运动的监控与反馈系统，其特征在于，包括：
感测信号装置，用以量测使用者于自然状态下的胸部运动信号以及腹部运动信号；
电子装置，用以自该感测信号装置接收该胸部运动信号以及该腹部运动信号，再分别解构该胸部运动信号以及该腹部运动信号，以萃取出该胸部运动信号的主成份以及该腹部运动信号的主成份，计算该腹部运动信号中的主成份能量以及非噪声成份能量，据以取得腹部肌群收缩度，并且计算该胸部运动信号的该主成份的瞬时相位以及该腹部运动信号的该主成份的瞬时相位，以取得胸腹部运动的瞬时协调度以及自主调控胸腹部运动的能力，再根据该腹部肌群收缩度、该胸腹部运动的该瞬时协调度以及该自主调控胸腹部运动的能力，评估该使用者于该自然状态下的胸腹部运动模式，以及提供用以选择的多个其它环境模式，并且根据所述其它环境模式之中被选择的目标环境模式，指引该使用者调整该胸腹部运动模式至适当状态。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，该感测信号装置包括：
感测元件，用以感测该使用者于呼吸运动中胸部以及腹部所产生的信号；
信号转换元件，耦接于该感测元件，用以转换该胸部以及该腹部所产生的信号为该电子装置可处理的该胸部运动信号以及该腹部运动信号。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，该电子装置通过无线传输或是有线传输自该感测信号装置接收该胸部运动信号以及该腹部运动信号。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，该电子装置具有屏幕，用以显示该胸部运动信号以及该腹部运动信号，以及用以指引该使用者调整该胸腹部运动模式。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112237669A (zh) * | 2019-07-19 | 2021-01-19 | 郭许达 | 可携式呼吸器及提供振荡气流的方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11234640B2 (en) * | 2017-06-28 | 2022-02-01 | The Nemours Foundation | Non-invasive pulmonary function assessment and treatment of respiratory fatigue |
| CN113247730B (zh) * | 2021-06-10 | 2022-11-08 | 浙江新再灵科技股份有限公司 | 基于多维特征的电梯乘客尖叫检测方法及系统 |
| CN114936571B (zh) * | 2022-04-01 | 2023-05-05 | 西南交通大学 | 噪声抑制方法、装置、设备及存储介质 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4827935A (en) * | 1986-04-24 | 1989-05-09 | Purdue Research Foundation | Demand electroventilator |
| US20080269625A1 (en) * | 2004-02-05 | 2008-10-30 | Earlysense Ltd. | Prediction and monitoring of clinical episodes |
| CN101822894A (zh) * | 2009-09-03 | 2010-09-08 | 盐城卫生职业技术学院 | 一种呼吸训练系统 |
| TW201306794A (zh) * | 2011-08-08 | 2013-02-16 | Univ Nat Chiao Tung | 腹式呼吸特徵萃取方法及使用此方法的腹式呼吸特徵萃取系統 |
| CN103217672A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-24 | 深圳先进技术研究院 | 运动信号检测方法和装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080108903A1 (en) * | 2006-11-08 | 2008-05-08 | Nir Ben-Oved | Portable respiration monitoring and feedback system |
| US20100262031A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Yongji Fu | Method and system for respiratory phase classification using explicit labeling with label verification |
| US8376968B2 (en) * | 2009-05-15 | 2013-02-19 | The Hong Kong Polytechnic University | Method and system for quantifying an intention of movement of a user |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4827935A (en) * | 1986-04-24 | 1989-05-09 | Purdue Research Foundation | Demand electroventilator |
| US20080269625A1 (en) * | 2004-02-05 | 2008-10-30 | Earlysense Ltd. | Prediction and monitoring of clinical episodes |
| CN101822894A (zh) * | 2009-09-03 | 2010-09-08 | 盐城卫生职业技术学院 | 一种呼吸训练系统 |
| TW201306794A (zh) * | 2011-08-08 | 2013-02-16 | Univ Nat Chiao Tung | 腹式呼吸特徵萃取方法及使用此方法的腹式呼吸特徵萃取系統 |
| CN103217672A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-24 | 深圳先进技术研究院 | 运动信号检测方法和装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112237669A (zh) * | 2019-07-19 | 2021-01-19 | 郭许达 | 可携式呼吸器及提供振荡气流的方法 |
| CN112237669B (zh) * | 2019-07-19 | 2023-12-15 | 郭许达 | 可携式呼吸器 |
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